CN112681445A - 回油控制系统及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种回油控制系统及挖掘机，该回油控制系统包括与主泵出油口连接的主阀组件、主回油油路、附属装置、第一附属装置回油油路和第二附属装置回油油路；主阀组件通过主回油油路与油箱连接，主回油油路包括并联的第一分支回油油路和第二分支回油油路，第一分支回油油路设有第一背压阀，第二分支回油油路设有第二背压阀和散热装置，第一附属装置回油油路和第二附属装置回油油路均与附属装置回油口连接，第一附属装置回油油路与主阀组件连接，第二附属装置回油油路与散热装置进油口连接，以能够分配流入第一附属装置回油油路和第二附属装置回油油路回油流量。本发明回油控制系统能够保证回油系统的热平衡，达到最佳的使用状态，降低能耗损失。

Description

回油控制系统及挖掘机

技术领域

本发明涉及挖掘机液压回油系统，具体地，涉及一种回油控制系统。此外，还涉及一种具有该回油控制系统的挖掘机。

背景技术

目前挖掘机配备不同的附属装置(简称属具)以实现不同的作业功能，例如破碎锤、液压剪等附属装置，而随着附属装置的发展，不同功能的附属装置，所需要的流量、压力和油液流动方向是不同的。

液压挖掘机作为一种大功率工程机械，在工作过程中会因为液压系统的节流和粘性摩擦等因素，产生大量的热，使得液压系统升温，并影响挖掘机的系统寿命和性能指标。为了使挖掘机工作时的液压油温保持在一个合适的温度范围，必须考虑对液压系统的高温回油进行散热处理。现有的一种处理液压系统的散热、保持热平衡的方法，主要是通过在主阀回油管路上设置两个背压不同的单向阀，一路回油通过背压较小的单向阀直接回到液压油箱，另一路回油则通过背压较大的单向阀经过散热器后再回到液压油箱，以此来实现散热。

例如，图1公开了一种属具回油控制系统，包括液压泵1a、换向阀组2a、属具3a、第一单向阀4a、第二单向阀5a和散热器6a，液压泵1a与换向阀组2a的进油口连接，第一单向阀4a的进油口与第二单向阀5a的进油口均与换向阀组2a的回油口连接，第一单向阀4a与第二单向阀5a和散热器6a并联，第一单向阀4a的出油口与油箱连接，第二单向阀5a的出油口通过散热器6a与油箱连接，属具3a与换向阀组2a连接，当属具3a回油时，一部分液压油经过换向阀组2a及第一单向阀4a流回油箱，另一部分液压油经过换向阀组2a、第二单向阀5a及散热器6a流回油箱。

然而，由于市场上附属装置的大规格化趋势，所需流量越来越大，导致回油流量增加，上述两种回油方式已经不能适应实际需要。具体地，图1所示的回油方式使一部分液压油经过带阻尼的单向阀，同时另一部分液压油不经过散热器6a冷却，在大回油量的情况下，容易使油温过高，同时造成系统背压高，导致不必要的能量损失。

有鉴于此，需要设计一种新的回油控制系统，以克服或缓解上述现有缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种回油控制系统，该回油控制系统能够保证回油系统的热平衡，达到最佳的使用状态，降低能耗损失。

此外，本发明所要解决的技术问题是提供一种挖掘机，该挖掘机具有较好的能量利用率、较好的操作性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种回油控制系统，包括与主泵出油口连接的主阀组件、主回油油路、附属装置、第一附属装置回油油路以及第二附属装置回油油路；所述主阀组件通过所述主回油油路与油箱连接，所述主回油油路包括并联的第一分支回油油路和第二分支回油油路，所述第一分支回油油路上设有第一背压阀，所述第二分支回油油路上设有依次布置的第二背压阀和散热装置，所述第一附属装置回油油路的一端和所述第二附属装置回油油路的一端均与所述附属装置的回油口连接，所述第一附属装置回油油路的另一端与所述主阀组件连接，所述第二附属装置回油油路的另一端与所述散热装置的进油口连接，以能够分配流入所述第一附属装置回油油路和第二附属装置回油油路的回油流量。

优选地，还包括流量控制组件，所述第一附属装置回油油路的另一端通过所述流量控制组件与所述主阀组件连接，所述第二附属装置回油油路的另一端通过所述流量控制组件与所述散热装置的进油口连接。

进一步地，所述油箱内设有温度检测装置，根据所述温度检测装置反馈的油温信号，通过所述流量控制组件分配流入所述第一附属装置回油油路和第二附属装置回油油路的回油流量。

更优选地，所述流量控制组件包括第一流量控制阀和第二流量控制阀，所述第一流量控制阀设置于所述第一附属装置回油油路上，所述第二流量控制阀设置于所述第二附属装置回油油路上。

具体地，还包括控制模块，所述第一流量控制阀和所述第二流量控制阀均为电磁比例阀，所述温度检测装置与所述控制模块信号连接，所述控制模块与所述第一流量控制阀的电磁控制端和所述第二流量控制阀的电磁控制端分别连接。

具体地，还包括控制模块，所述第一流量控制阀和所述第二流量控制阀均为电比例节流阀，所述温度检测装置与所述控制模块信号连接，所述控制模块与所述第一流量控制阀的电磁控制端和所述第二流量控制阀的电磁控制端分别连接。

具体地，还包括控制模块，所述第一流量控制阀和所述第二流量控制阀均为伺服阀，所述温度检测装置、所述第一流量控制阀以及所述第二流量控制阀与所述控制模块分别信号连接。

可选地，所述主阀组件包括多路阀，所述主泵通过所述多路阀与所述附属装置连接，所述第一附属装置回油油路通过所述多路阀与所述主回油油路连接。

优选地，所述温度检测装置为温度传感器。

本发明还公开了一种挖掘机，包括上述技术方案中任一项所述的回油控制系统。

通过上述技术方案，本发明的有益效果如下：

在本发明基本技术方案中，附属装置通过第一附属装置回油油路与第二附属装置回油油路两路回油管路回油，使第一附属装置回油油路通过主阀组件与主回油油路连接，第二附属装置回油油路与散热装置的进油口直接连接；这种液压连接方式，在进行回油的过程中，能够对回油流量进行分配，当油温过高时，使液压油更多地通过散热装置流回油箱，降低系统背压，减少能量损失。

进一步地，巧妙地设置流量控制组件，使第一附属装置回油油路通过流量控制组件与主阀组件后与主回油油路连接，第二附属装置回油油路通过流量控制组件与散热装置的进油口直接连接；这种液压连接方式，在进行回油的过程中，由流量控制组件控制流入第一附属装置回油油路与第二附属装置回油油路的回油流量；当油温过高时，使液压油更多地通过散热装置流回油箱，当油温过冷时，减少通过散热装置流回油箱的液压油的流量，使液压油更多地通过第一背压阀流回油箱，将油温控制在最适合工作温度范围内；而且，使部分液压油通过散热装置流回油箱，能够降低系统背压，避免不必要的能量损失；同时，又能够减小对散热装置的液压油脉冲压力，降低对散热装置使用寿命的影响。

更进一步地，在油箱内设置温度检测装置，能够根据温度检测装置反馈的油温信号，能够根据温度检测装置反馈的油温信号，控制流量控制组件分配流入第一附属装置回油油路与第二附属装置回油油路的回油流量。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

下列附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，其与下述的具体实施方式一起用于解释本发明，但本发明的保护范围并不局限于下述附图及具体实施方式。在附图中：

图1是现有技术的第一种具体实施方式的属具回油控制系统的液压原理图；

图2是本发明具体实施方式的回油控制系统的液压原理图。

附图标记说明

1主泵 2主阀组件

21多路阀 3附属装置

41第一附属装置回油油路 42第二附属装置回油油路

5温度检测装置 61第一分支回油油路

62第二分支回油油路 71第一背压阀

72第二背压阀 73散热装置

81第一流量控制阀 82第二流量控制阀

9控制模块 100操作阀

101操作泵 1a液压泵

2a换向阀组 3a属具

4a第一单向阀 5a第二单向阀

6a散热器

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

首先需要说明，本发明的回油控制系统属于液压领域，对于该领域的技术人员而言，其实质性技术构思在于液压连接关系。相关液压元件，例如换向阀、单向阀、比例阀、液压泵、操作阀、控制模块等均属于本领域技术人员熟知的，同时也是现有液压系统中的常用部件，因此下文对这些液压元件仅简略描述。本领域技术人员在知悉本发明的技术构思之后，也可以将油路或阀门等进行简单的置换，从而实现本发明的回油控制系统的功能，这同样属于本发明的保护范围。

如图2所示，本发明基本实施方式的回油控制系统，包括与主泵1出油口连接的主阀组件2、主回油油路、附属装置3、第一附属装置回油油路41以及第二附属装置回油油路42；主阀组件2通过主回油油路与油箱连接，主回油油路包括并联的第一分支回油油路61和第二分支回油油路62，第一分支回油油路61上设有第一背压阀71，第二分支回油油路62上设有依次布置的第二背压阀72和散热装置73，第一附属装置回油油路41的一端和第二附属装置回油油路42的一端均与附属装置3的回油口连接，第一附属装置回油油路41的另一端与主阀组件2连接，第二附属装置回油油路42的另一端与散热装置73的进油口连接，以能够分配流入第一附属装置回油油路41和第二附属装置回油油路42的回油流量。

液压挖掘机作为工程机械中的主要设备之一，液压油温度的控制一直是其追求的目标。液压油成为影响整个液压系统精度、可靠性、稳定性的关键因素，它的最适合工作温度在65～75℃之间，如果温度过高，液压油黏度则会下降，将导致各液压元件的泄漏量增加，引起液压泵容积效率以及液压系统工作效率的显著下降，甚至导致液压挖掘机无法正常工作；如果温度过低，液压油的运动黏度则会增大，将导致液压泵的吸油效率降低，同时造成液压油在工作油路流动过程中能耗增加，引起液压泵容积效率以及液压系统工作效率的显著下降，甚至致使阀芯卡死，无法正常工作。

在本发明上述技术方案中，附属装置3通过第一附属装置回油油路41与第二附属装置回油油路42两路回油管路回油，其中，第一附属装置回油油路41通过主阀组件2与主回油油路连接，第二附属装置回油油路42与散热装置73的进油口直接连接；在进行回油的过程中，当油温过高时，使液压油更多地通过散热装置流回油箱，降低系统背压，减少能量损失；当油温过低时，使液压油更多地通过第一背压阀71流回油箱，防止液压油的运动黏度过大，提升油温，使油温处于最适合工作温度范围。

其中，可以设置流量控制组件，使第一附属装置回油油路41的另一端通过流量控制组件与主阀组件2连接，第二附属装置回油油路42的另一端通过流量控制组件与散热装置73的进油口连接。

进一步地，还可以在油箱内设有温度检测装置5，根据温度检测装置5反馈的油温信号，通过流量控制组件分配流入第一附属装置回油油路41和第二附属装置回油油路42的回油流量。

本发明在附属装置的回油口连接的两路回油管路上设置流量控制组件，即使第一附属装置回油油路41通过流量控制组件和主阀组件2后与主回油油路连接，第二附属装置回油油路42通过流量控制组件与散热装置73的进油口直接连接，这种回油液压连接方式，针对回油量很大的情况，也能够将油温控制在最适合工作温度范围内，从而保证液压系统工作在最佳状态。具体地，根据温度检测装置5反馈的油温信号，当油温过高时，通过流量控制组件增大第二附属装置回油油路42中的回油量，减小第一附属装置回油油路41中的回油量，使液压油更多地经过散热装置73流回油箱，有效解决图1所示的现有技术存在的技术问题，降低油温，使油温处于最佳的使用温度范围，减小系统背压，避免不必要的能量损失；当油温过冷时，通过流量控制组件增大第一附属装置回油油路41中的回油量，减小第二附属装置回油油路42中的回油量，使液压油更多地经过第一背压阀71流回油箱，降低液压油脉冲对散热装置73的冲击，同时，提升油温，使油温处于最适合工作温度。

可以理解的是，附属装置3的数量可以根据需要进行设置，例如破碎锤、液压剪等，也可以采用不同的驱动形式，如液压油缸或液压马达等。此外，温度检测装置5可以采用温度传感器。

流量控制组件具有多种结构形式，图2提供了一种流量控制组件的优选示例，具体地，流量控制组件包括第一流量控制阀81和第二流量控制阀82，第一流量控制阀81设置在第一附属装置回油油路41上，第二流量控制阀82设置在第二附属装置回油油路42上；当油箱内油温过高时，增大第二流量控制阀82的阀口开度或减小第一流量控制阀81的阀口开度，从而增大第二附属装置回油油路42中的回油量并减小第一附属装置回油油路41中的回油量，使液压油更多地经过散热装置73流回油箱，经过散热装置73的冷却，降低油温，使油温处于最适合工作温度范围，同时，由于经过第一背压阀71与第二背压阀72的液压油减少，减小了系统背压，避免不必要的能量损失；当油箱内油温过冷时，增大第一流量控制阀81的阀口开度或减小第二流量控制阀82的阀口开度，从而增大第一附属装置回油油路41中的回油量并减小第二附属装置回油油路42中的回油量，使液压油更多地经过第一背压阀71流回油箱，此时，回油温度相对较高，能够有效提升油箱内的油温，使油温处于最适合工作温度范围，同时，由于第二附属装置回油油路42中的回油量减小，对散热装置73液压油脉冲压力减小，有效保护散热装置73，这种液压回油连接方式，能够很好地应对回油量很大的工况，保证液压系统的工作效率。当然，流量控制组件也可以采用单一的流量控制阀，如二位三通流量控制阀、三位三通流量控制阀等，只要能够控制流入第一附属装置回油油路41以及第二附属装置回油油路42中的回油量即可，使油温处于最适合工作温度范围。

进一步地，对流量控制组件可以采用电控方式进行控制，如图2所示，第一流量控制阀81和第二流量控制阀82可以为电磁比例阀，设置控制模块9，使控制模块9与第一流量控制阀81的电磁控制端以及第二流量控制阀82的电磁控制端分别连接，根据温度检测装置5反馈的油温信号，控制第一流量控制阀81与第二流量控制阀82的阀口开度，从而控制流向第一附属装置回油油路41以及第二附属装置回油油路42中的回油量；或者，第一流量控制阀81和第二流量控制阀82可以为电比例节流阀，设置控制模块9，使控制模块9与第一流量控制阀81的电磁控制端以及第二流量控制阀82的电磁控制端分别连接，根据温度检测装置5反馈的油温信号，控制第一流量控制阀81与第二流量控制阀82的阀口开度，从而控制流向第一附属装置回油油路41以及第二附属装置回油油路42中的回油量；或者，第一流量控制阀81和第二流量控制阀82也可以为伺服阀，根据温度检测装置5反馈的油温信号，控制模块9发出控制信号，控制第一流量控制阀81与第二流量控制阀82的阀口开度，从而控制流向第一附属装置回油油路41以及第二附属装置回油油路42中的回油量；其中，控制模块9可以采用可编程控制器，通过控制程序，按照设定值，控制第一流量控制阀81与第二流量控制阀82的阀口开度。当然，也可以采用液控方式对流量控制组件进行控制，例如，第一流量控制阀81与第二流量控制阀82可以为先导流量控制阀，使第一流量控制阀81与第二流量控制阀82的先导控制腔与操作手柄连接，并将根据温度检测装置5反馈的油温信号呈现在挖掘机操作室内的显示屏上，操作人员通过操作手柄控制第一流量控制阀81与第二流量控制阀82的阀口开度，以达到调节油温的目的。

在具体实施方式中，主阀组件2包括多路阀21，主泵1出油口与多路阀21连接，多路阀21与附属装置3连接；控制多路阀21换向后，可以使主泵1通过多路阀向附属装置3供油，以驱动附属装置3工作；同时，第一附属装置回油油路41内的液压油会流经多路阀21、主回油油路流回油箱。

为了控制多路阀21的换向过程，可以采用液压先导的方式进行控制，如图2所示，可以设置操作阀100，使操作阀100与多路阀21的两端控制腔分别连接，使操作人员通过从操作手柄来控制多路阀21的换向过程；当然，也可以采用电控方式进行控制，如多路阀21可以采用电磁换向阀。

进一步地，采用液压先导的方式对多路阀21的换向过程进行控制时，可以设置操作泵101，操作泵101与操作阀100的进油口连接，从而提供用于驱动多路阀21换向的先导油。

如图2所示，主泵1可以与操作泵101同轴设置，主泵1与操作泵101通过联轴器同轴连接，由发动机带动主泵1与操作泵101运行，便于简化连接方式，使结构紧凑可靠；当然，主泵1与操作泵101也可以不同轴连接，由不同的发动机驱动运行。

具体地，主泵1与操作泵101为液压泵，优选地，主泵1为变量液压泵，操作泵101为定量液压泵。

如图2所示，本发明优选实施方式的回油控制系统，包括与主泵1出油口连接的主阀组件2、主回油油路、附属装置3、第一附属装置回油油路41、第二附属装置回油油路42、第一流量控制阀81以及第二流量控制阀82；主回油油路分为第一分支回油油路61和第二分支回油油路62，第一分支回油油路61上设有第一背压阀71，第二分支回油油路62上设有依次布置的第二背压阀72和散热装置73；第一流量控制阀81设置于第一附属装置回油油路41上，第二流量控制阀82设置于第二附属装置回油油路42上，第一流量控制阀81和第二流量控制阀82为电磁比例阀、电比例节流阀或伺服阀；油箱内设有温度传感器，在回油过程中，根据温度传感器反馈的油温信号，控制模块控制第一流量控制阀81和第二流量控制阀82各自的阀口开度，使油温处于最适合工作温度范围，保证回油系统的热平衡，达到最佳的使用状态。

为了更好地理解本发明的技术构思，以下对本发明的回油控制系统的工作过程进行说明。

操作人员通过操作阀100，控制多路阀21换向，使主泵1为附属装置3提供液压油，以驱动附属装置3运行；然后，液压油经过附属装置3的回油口进入回油系统，在低温环境下，根据温度检测装置5反馈的油温信号，控制模块9输出控制信号，减小第二流量控制阀82的阀口开度，使通过第二流量控制阀82的液压油流量减少，从而使流过散热装置73的液压油流量减少，液压油更多通过第一背压阀71流回油箱，提升油温，防止油温过低而增大液压油的运动黏度，降低液压油在工作油路流动过程中能量损耗，保证液压系统的工作效率；当油温过高时，温度检测装置5将油温信号反馈给控制模块9，控制模块9输出控制信号，减小第一流量控制阀81的阀口开度，使通过第一流量控制阀81的液压油流量减少，从而使流过散热装置73的液压油流量增加，降低油温，避免各液压元件的泄漏量增加，保证液压系统的工作效率；当挖掘机处于正常工作情况下，液压油分为两路回油，大部分液压油通过第二流量控制阀82、散热装置73流回油箱，保证了液压系统中的油温不会过高，处于最适合工作温度范围，小部分液压油通过第一流量控制阀流回油箱，确保系统背压不至于过高。

由上述回油过程可以看出，本发明的回油控制系统通过两路回油通道解决了在大回油量情况下，现有技术存在的容易使系统油温过高、系统背压高造成不必要能耗损失、散热器内液压油脉冲压力大影响散热器寿命等技术问题；使液压系统中的油温处于最适合工作温度范围内，使液压系统达到最佳的使用状态。

以上主要以将本发明的回油控制系统应用于挖掘机为例进行了说明，可以理解的是，本发明的回油控制系统也可以应用于其它需要对油温进行控制的工程机械。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种回油控制系统，其特征在于，包括与主泵(1)出油口连接的主阀组件(2)、主回油油路、附属装置(3)、第一附属装置回油油路(41)以及第二附属装置回油油路(42)；所述主阀组件(2)通过所述主回油油路与油箱连接，所述主回油油路包括并联的第一分支回油油路(61)和第二分支回油油路(62)，所述第一分支回油油路(61)上设有第一背压阀(71)，所述第二分支回油油路(62)上设有依次布置的第二背压阀(72)和散热装置(73)，所述第一附属装置回油油路(41)的一端和所述第二附属装置回油油路(42)的一端均与所述附属装置(3)的回油口连接，所述第一附属装置回油油路(41)的另一端与所述主阀组件(2)连接，所述第二附属装置回油油路(42)的另一端与所述散热装置(73)的进油口连接，以能够分配流入所述第一附属装置回油油路(41)和第二附属装置回油油路(42)的回油流量。

2.根据权利要求1所述的回油控制系统，其特征在于，还包括流量控制组件，所述第一附属装置回油油路(41)的另一端通过所述流量控制组件与所述主阀组件(2)连接，所述第二附属装置回油油路(42)的另一端通过所述流量控制组件与所述散热装置(73)的进油口连接。

3.根据权利要求2所述的回油控制系统，其特征在于，所述油箱内设有温度检测装置(5)，根据所述温度检测装置(5)反馈的油温信号，通过所述流量控制组件分配流入所述第一附属装置回油油路(41)和第二附属装置回油油路(42)的回油流量。

4.根据权利要求3所述的回油控制系统，其特征在于，所述流量控制组件包括第一流量控制阀(81)和第二流量控制阀(82)，所述第一流量控制阀(81)设置于所述第一附属装置回油油路(41)上，所述第二流量控制阀(82)设置于所述第二附属装置回油油路(42)上。

5.根据权利要求4所述的回油控制系统，其特征在于，还包括控制模块，所述第一流量控制阀(81)和所述第二流量控制阀(82)均为电磁比例阀，所述温度检测装置(5)与所述控制模块(9)信号连接，所述控制模块(9)与所述第一流量控制阀(81)的电磁控制端和所述第二流量控制阀(82)的电磁控制端分别连接。

6.根据权利要求4所述的回油控制系统，其特征在于，还包括控制模块，所述第一流量控制阀(81)和所述第二流量控制阀(82)均为电比例节流阀，所述温度检测装置(5)与所述控制模块(9)信号连接，所述控制模块(9)与所述第一流量控制阀(81)的电磁控制端和所述第二流量控制阀(82)的电磁控制端分别连接。

7.根据权利要求4所述的回油控制系统，其特征在于，还包括控制模块，所述第一流量控制阀(81)和所述第二流量控制阀(82)均为伺服阀，所述温度检测装置(5)、所述第一流量控制阀(81)以及所述第二流量控制阀(82)与所述控制模块(9)分别信号连接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的回油控制系统，其特征在于，所述主阀组件(2)包括多路阀(21)，所述主泵(1)通过所述多路阀(21)与所述附属装置(3)连接，所述第一附属装置回油油路(41)通过所述多路阀(21)与所述主回油油路连接。

9.根据权利要求3至7中任一项所述的回油控制系统，其特征在于，所述温度检测装置(5)为温度传感器。

10.一种挖掘机，其特征在于，包括根据权利要求1至9中任一项所述的回油控制系统。

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